JPWO2017043428A1 - 感光性樹脂組成物、平坦化膜、ブラックマトリックス、カラーフィルター、及び、表示素子 - Google Patents

Abstract

本発明は、環境への負荷を低減することができる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、該感光性樹脂組成物を用いてなる平坦化膜、ブラックマトリックス、カラーフィルター、及び、表示素子を提供することを目的とする。本発明は、水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物と、ラジカル重合性化合物と、光重合開始剤と、水系溶媒とを含有する感光性樹脂組成物である。

Description

本発明は、環境への負荷を低減することができる感光性樹脂組成物に関する。また、本発明は、該感光性樹脂組成物を用いてなる平坦化膜、ブラックマトリックス、カラーフィルター、及び、表示素子に関する。

液晶表示素子等の表示素子には、ＴＦＴやカラーフォルターの構造による凹凸が液晶の配向にに及ぼす影響を軽減するための平坦化膜や、ＲＧＢの発色を得るためのカラーフィルターや、表示コントラストや発色効果を高めるためにカラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂの着色層間の境界部分設けられるブラックマトリックス等の透明又は着色された感光性樹脂組成物が用いられている。
このような透明又は着色された感光性樹脂組成物としては、通常、光の照射によって硬化して皮膜を形成する光硬化性樹脂を含有するものが用いられている。即ち、ガラス基板等の透明基板の表面に塗布された感光性樹脂組成物上に、予め光を透過する部分と透過しない部分とが設けられたマスクを乗せ、該マスクの上から光を照射し、光に照射された部分の感光性樹脂組成物を硬化させ、光を透過しない部分に残った未硬化の感光性樹脂組成物を取り除いて、所望の形状の皮膜を形成している。

感光性樹脂組成物として、例えば、特許文献１、２には、バインダ樹脂、重合性不飽和二重結合を分子内に少なくとも１個有する化合物、光重合開始剤、着色剤、溶媒、及び、特定の構造を有するチオール化合物を含有する遮光性黒色レジスト組成物が開示されており、特許文献３には、特定の構造を有する光重合性不飽和化合物、光重合開始剤、着色剤、及び、溶媒を含有する着色アルカリ現像性感光性樹脂組成物が開示されており、特許文献４には、熱可塑性若しくは未架橋の高分子重合体及び／又はエチレン性不飽和結合を有する化合物、特定の光重合開始剤、顔料、並びに、溶媒を含有する感光性樹脂組成物が開示されている。

特開２００４−３２５７３４号公報 特開２００４−３２５７３５号公報 国際公開第２００８／１３９９２４号 特開２００３−２５２９１８号公報

本発明は、環境への負荷を低減することができる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、該感光性樹脂組成物を用いてなる平坦化膜、ブラックマトリックス、カラーフィルター、及び、表示素子を提供することを目的とする。

本発明は、水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物と、ラジカル重合性化合物と、光重合開始剤と、水系溶媒とを含有する感光性樹脂組成物である。
以下に本発明を詳述する。

特許文献１〜４に開示されているような従来の感光性樹脂組成物は、有機溶媒を含有するものであるため、乾燥により揮発した有機溶媒が環境中に放出されるおそれがあり、作業者の健康を害したり、環境汚染の原因となったりし得るという問題があった。また、有機溶媒を含有することから、輸送、保管時や使用時において常に引火による火災の危険性を孕んでおり、塗布、乾燥を行うための設備や建屋においても防爆の対応が必要となる等、取扱いの負担が大きかった。そこで本発明者は、水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物と、ラジカル重合性化合物と、光重合開始剤と、溶媒とを含有する感光性樹脂組成物において、このような有機溶媒に代えて水系溶媒を用いることにより、環境への負荷を低減することができる感光性樹脂組成物を得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
また、本発明の感光性樹脂組成物は、着色剤を含有することで着色感光性樹脂組成物としても用いることができる。

本発明の感光性樹脂組成物は、水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物を含有する。
上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物は、水溶性であることから、水系溶媒に溶けるだけでなく、ラジカル重合性化合物と水系溶媒との親和性を高める役割も有する。また、アルカリ可溶性であることから、レジスト現像として一般的なアルカリ現像に用いられるアルカリ現像液に対する溶解性を有する。
なお、本明細書において、上記「水溶性」とは、ｐＨ６からｐＨ９の概ね中性の範囲で水に溶解し水溶液を得ることができることを意味し、上記「アルカリ可溶性」とは、ｐＨ１０からｐＨ１２のアルカリ性の範囲でアルカリ性溶液に溶解し水溶液を得ることができることを意味する。

上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物は、水溶性及びアルカリ可溶性の観点から、カルボン酸アンモニウム塩であることが好ましい。上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物がカルボン酸アンモニウム塩であることで、得られる感光性樹脂組成物を基板に塗布した後の加熱乾燥工程において、上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物からアンモニア又はアミンが揮発脱離する。その結果、アルカリ可溶性の高分子化合物の水溶性が低下し、アルカリ現像時及び純水リンス時における硬化パターンの膨潤や過剰な溶解が抑制されるため、良好なパターンを形成することができる。
なお、本明細書において上記「カルボン酸アンモニウム塩」とは、カルボン酸をアンモニア、一級アミン、二級アミン、又は、三級アミンで中和して得られる塩を意味する。

上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物としては、例えば、カルボン酸アンモニウム塩である単官能不飽和化合物と不飽和二重結合を有する単官能化合物とを共重合した共重合体や、カルボキシル基含有単官能不飽和化合物と不飽和二重結合を有する単官能化合物とを共重合した共重合体、又は、不飽和二重結合を有するジカルボン酸化合物と不飽和二重結合を有する単官能化合物とを共重合した共重合体を、アンモニア又はアミンにより中和してカルボン酸アンモニウム塩としたもの等が挙げられる。これらは、ランダム共重合体、ブロック共重合体、及び、グラフト共重合体のいずれであってもよい。

上記カルボン酸アンモニウム塩である単官能不飽和化合物としては、例えば、アクリル酸アンモニウム、メタクリル酸アンモニウム、３−アクリロイルオキシプロピオン酸アンモニウム、フマル酸アンモニウム、イタコン酸アンモニウム、マレイン酸アンモニウム、クロトン酸アンモニウム等が挙げられる。

上記カルボキシル基含有単官能不飽和化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、３−アクリロイルオキシプロピオン酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸等が挙げられる。なかでも、架橋性及び分散安定性の観点から、メタクリル酸、β−カルボキシエチルアクリレートが好ましい。

上記不飽和二重結合を有するジカルボン酸化合物としては、例えば、無水マレイン酸等が挙げられる。

上記不飽和二重結合を有する単官能化合物としては、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸２−メチルシクロヘキシル、（メタ）アクリル酸ジシクロペンタニルオキシエチル、（メタ）アクリル酸イソボルニル、（メタ）アクリル酸ジシクロペンタニル、（メタ）アクリル酸ベンジル等の（メタ）アクリル酸エステル系単量体が挙げられる。
なお、本明細書において上記「（メタ）アクリル」は、アクリル又はメタクリルを意味する。

上記カルボキシル基含有単官能不飽和化合物と上記不飽和二重結合を有する単官能化合物とを共重合した共重合体、又は、上記不飽和二重結合を有するジカルボン酸化合物と上記不飽和二重結合を有する単官能化合物とを共重合した共重合体を中和する際に用いることができるアミンとしては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン等の一級アミンや、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン等の二級アミンや、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイソプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン等の三級アミンが挙げられる。

また、上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物は、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン等の芳香族ビニル系単量体や、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物や、フェニルマレイミド、ベンジルマレイミド、ナフチルマレイミド、ｏ−クロロフェニルマレイミド等の芳香族置換マレイミドや、メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、イソプロピルマレイミド等のアルキル置換マレイミド等に由来するセグメントを有してもよい。

更に、上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物は、現像時の溶解性を制御する等の目的で水酸基を有する単官能不飽和化合物に由来するセグメントを有してもよい。
上記水酸基を有する単官能不飽和化合物としては、例えば、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレート等が挙げられる。

上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物としては、なかでも、側鎖に（メタ）アクリロイル基とカルボン酸アンモニウム基とを有する（メタ）アクリル共重合体が好適である。
なお、本明細書において上記「（メタ）アクリロイル」は、アクリロイル又はメタクリロイルを意味する。

上記側鎖に（メタ）アクリロイル基とカルボン酸アンモニウム基とを有する（メタ）アクリル共重合体としては、少なくとも酸性官能基を有する構成単位と水酸基を有する構成単位とからなる主鎖を有し、（メタ）アクリロイル基含有イソシアネート化合物がそのイソシアネート基を介して、上記酸性官能基の少なくとも一部にアミド結合、及び／又は、上記水酸基の少なくとも一部にウレタン結合を形成している重合体が好適である。

上記側鎖に（メタ）アクリロイル基とカルボン酸アンモニウム基とを有する（メタ）アクリル共重合体は、イソシアネート基の当量比（ＮＣＯ／ＯＨ）が１．０〜２．０となるように上記（メタ）アクリロイル基含有イソシアネート化合物の仕込み量を調整して得られたものであることが好ましい。
上記イソシアネート基の当量比（ＮＣＯ／ＯＨ）を１．０以上となるように調整することにより、得られる（メタ）アクリル共重合体の側鎖に高い比率で（メタ）アクリロイル基を導入することが可能となり、感度の高いものとすることができる。また、酸性官能基を有する構成単位の含有割合を適宜調整できることから、得られる（メタ）アクリル共重合体の水溶性とアルカリ可溶性（現像性）とを自由に調整できる。また、上記側鎖に（メタ）アクリロイル基とカルボン酸アンモニウム基とを有する（メタ）アクリル共重合体は、上記イソシアネート基の当量比（ＮＣＯ／ＯＨ）を１．０以上に調整することに加え、水酸基を有する構成単位の含有割合を、仕込み量で１４モル％以上として得られたものであることがより好ましい。上記イソシアネート基の当量比（ＮＣＯ／ＯＨ）を１．０以上に調整することによりイソシアネート基の導入率を高められ、更に、水酸基を有する構成単位の含有割合を仕込み量で１４モル％以上とすることにより、イソシアネート基が反応する部分が増えるため、得られる（メタ）アクリル共重合体の側鎖に（メタ）アクリロイル基を多量に導入することができ、特に感度の高いものとすることができる。
一方、上記イソシアネート基の当量比（ＮＣＯ／ＯＨ）を２．０以下に調整することで、得られる（メタ）アクリル共重合体中に未反応の（メタ）アクリロイル基含有イソシアネート化合物が多量に残ることを抑制し、より物性に優れるものとすることができる。

上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物における、カルボン酸アンモニウム基の含有割合の好ましい下限は５重量％、好ましい上限は４０重量％である。上記カルボン酸アンモニウム基の含有割合を５重量％以上とすることによって、水溶性やアルカリ可溶性により優れるものとなる。上記カルボン酸アンモニウム基の含有割合を４０重量％以下とすることによって、現像時の膨潤や溶解を抑え、より良好なパターンを形成することができる。上記カルボン酸アンモニウム基の含有割合のより好ましい下限は１０重量％、より好ましい上限は３０重量％である。

上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物を製造する方法としては、例えば、ラジカル重合開始剤及び必要に応じて分子量調整剤を用いて、上記カルボン酸アンモニウム塩である単官能不飽和化合物や上記不飽和二重結合を有する単官能化合物等の共重合体を構成するモノマー成分を、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、分散重合、乳化重合等の従来公知の方法により重合する方法が挙げられる。なかでも、溶液重合が好適である。

上記溶液重合により上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物を製造する場合に用いられる溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、グリコール等の脂肪族アルコール類や、セロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類や、カルビトール、ブチルカルビトール等のカルビトール類や、酢酸セロソルブ、酢酸カルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類や、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類や、テトラヒドロフラン等の環状エーテル、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類や、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の極性を有する有機溶媒等が挙げられる。
また、上記懸濁重合、上記分散重合、上記乳化重合等により水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物を製造する場合の媒体としては、例えば、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン等の液状の炭化水素や、その他の非極性の有機溶媒等が挙げられる。

上記溶液重合において有機溶媒を用いた場合、得られたアルカリ可溶性の高分子化合物の溶液に適当量の水を加えた後に減圧等により有機溶媒を留去することが好ましい。

上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物を製造する際に用いる上記ラジカル重合開始剤としては、例えば、過酸化物、アゾ開始剤等が挙げられる。
また、上記分子量調整剤としては、例えば、α−メチルスチレンダイマー、メルカプタン系の連鎖移動剤等が挙げられる。

上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物の重量平均分子量の好ましい下限は３０００、好ましい上限は１０万である。上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物の重量平均分子量を３０００以上とすることで、本発明の感光性樹脂組成物を用いてブラックマトリックスパターンを製造する際により良好な現像性を確保することができる。上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物の重量平均分子量を１０万以下とすることで、本発明の感光性樹脂組成物を用いてブラックマトリックスパターンを製造する際の解像度をより高いものとすることができる。上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物の重量平均分子量のより好ましい下限は５０００、より好ましい上限は５万である。
なお、本明細書において上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定を行い、ポリスチレン換算により求められる値である。ＧＰＣによってポリスチレン換算による重量平均分子量を測定する際のカラムとしては、例えば、Ｓｈｏｄｅｘ ＬＦ−８０４（昭和電工社製）等が挙げられる。また、ＧＰＣで用いる溶媒としては、テトラヒドロフラン等が挙げられる。

本発明の感光性樹脂組成物の固形分中における、上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物の含有量の好ましい下限は１０重量％、好ましい上限は６０重量％である。上記水溶性かつアルカリ可溶性の含有量を１０重量％以上とすることで、得られる感光性樹脂組成物がよりアルカリ可溶性に優れるものとなる。上記水溶性かつアルカリ可溶性の含有量が６０重量％以下であることで、アルカリ現像時の現像液による膨潤を抑え、ブラックマトリックスパターンの形状をより均一とすることができる。上記水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物の含有量のより好ましい下限は１５重量％、より好ましい上限は４０重量％である。
なお、本明細書において上記「固形分」とは、溶媒以外の成分の総和を意味する。

本発明の感光性樹脂組成物は、ラジカル重合性化合物を含有する。
上記ラジカル重合性化合物は、分子量が１０００以下であることが好ましい。上記ラジカル重合性化合物の分子量が１０００以下であることにより、水系溶媒に対してより安定な溶液が得られるとともに、アルカリ現像時の未溶解物が発生し難くなる。上記ラジカル重合性化合物は、分子量が８００以下であることがより好ましく、６００以下であることが更に好ましい。
なお、上記ラジカル重合性化合物の分子量は、変性部位や変性度が不特定な化合物等については重量平均分子量を用いて表す。

上記ラジカル重合性化合物は、１分子中に２つ以上の重合性不飽和二重結合と１つ以上の水酸基又はカルボキシル基とを有する化合物を含有することが好ましい。上記ラジカル重合性化合物として１分子中に２つ以上の重合性不飽和二重結合と１つ以上の水酸基又はカルボキシル基とを有する化合物を含有することにより、得られる感光性樹脂組成物をより均一な塗工液とすることができる。上記ラジカル重合性化合物は、１分子中に２つ以上の重合性不飽和二重結合と１つ以上の水酸基とを有する化合物を含有することがより好ましい。
上記１分子中に２つ以上の重合性不飽和二重結合と１つ以上の水酸基又はカルボキシル基とを有する化合物としては、下記式（１）で表される化合物及び／又は下記式（２）で表される化合物が好適に用いられる。

式（１）中、Ｒ^１は、水素原子又はメチル基を表し、Ｙは、−ＯＨ基、−ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨ基、−ＯＣ_３Ｈ_６ＯＨ基、又は、−Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基を表し、Ｚは、酸素原子、−ＯＣ_２Ｈ_４Ｏ−結合、又は、−ＯＣ_３Ｈ_６Ｏ−結合を表す。ｌは、１又は２である。

式（２）中、Ｒ^２及びＲ^３は、水素原子又はメチル基を表し、Ｙは、−ＯＨ基、−ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨ基、−ＯＣ_３Ｈ_６ＯＨ基、又は、−Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基を表し、Ｚは、酸素原子、−ＯＣ_２Ｈ_４Ｏ−結合、又は、−ＯＣ_３Ｈ_６Ｏ−結合を表す。ｍは、１〜３の整数であり、ｎは、０〜３の整数であり、ｍ＋ｎは、１〜４の整数である。

上記式（１）中、各Ｒ^１は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよく、各Ｚは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。上記式（１）で表される化合物がＹを２以上有する場合、各Ｙは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
また、上記式（２）で表される化合物が、Ｒ^２を２つ有する場合、各Ｒ^２は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。上記式（２）で表される化合物が、Ｒ^３を２以上有する場合、各Ｒ^３は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。上記式（２）で表される化合物が、Ｙを２以上有する場合、各Ｙは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。上記式（２）で表される化合物が、Ｚを２以上有する場合、各Ｚは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。

上記１分子中に２つ以上の重合性不飽和二重結合と１つ以上の水酸基又はカルボキシル基とを有する化合物としては、具体的には例えば、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート等の２官能（メタ）アクリレートや、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート等の３官能以上の（メタ）アクリレート等が挙げられる。なかでも、重合反応の進行が速く、露光感度を向上させやすいことから、３官能以上の（メタ）アクリレートが好ましい。
なお、本明細書において上記「（メタ）アクリレート」は、アクリレート又はメタクリレートを意味する。

また、上記１分子中に２つ以上の重合性不飽和二重結合と１つ以上の水酸基又はカルボキシル基とを有する化合物としては、エチレンオキサイド変性及び／又はプロピレンオキサイド変性された多官能（メタ）アクリレートも好適に用いられる。
上記多官能（メタ）アクリレートとしては、例えば、上述した３官能以上の水酸基を有する（メタ）アクリレートをエチレンオキサイド変性及び／又はプロピレンオキサイド変性した化合物等が挙げられる。なかでも、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、又は、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレートを、エチレンオキサイド変性及び／又はプロピレンオキサイド変性したものであることが好ましい。

上記多官能（メタ）アクリレートをエチレンオキサイド変性及び／又はプロピレンオキサイド変性する場合の変性度は、ベースとなる多官能（メタ）アクリレートの官能基数をｎとした場合、該多官能（メタ）アクリレート１モルに対して、１５ｎモル以下であることが好ましい。上記変性度が１５ｎモル以下であることにより、アルカリ現像液による膨潤が顕著となることを抑制し、ブラックマトリックスパターンの形状をより均一なものとすることができる。上記変性度は、１０ｎモル以下であることがより好ましい。

上記多官能（メタ）アクリレートをエチレンオキサイド変性及び／又はプロピレンオキサイド変性する方法としては、例えば、多価アルコールとエチレンオキサイド及び／又はプロピレンオキサイドとを反応させ、エチレンオキサイド変性及び／又はプロピレンオキサイド変性アルコールを合成した後、該エチレンオキサイド変性及び／又はプロピレンオキサイド変性アルコールと（メタ）アクリル酸とをエステル化反応させる方法や、（メタ）アクリル酸とエチレンオキサイド及び／又はプロピレンオキサイドとを反応させ、エチレンオキサイド変性及び／又はプロピレンオキサイド変性（メタ）アクリル酸を合成した後、該エチレンオキサイド変性及び／又はプロピレンオキサイド変性（メタ）アクリル酸をアルコールとエステル化反応させる方法や、（メタ）アクリル酸、エチレンオキサイド及び／又はプロピレンオキサイド、並びに、多価アルコールを一括反応させる方法等が挙げられる。

本発明の感光性樹脂組成物は、上記ラジカル重合性化合物として、現像性等を損なわない範囲で１分子中に２つ以上の重合性不飽和二重結合と１つ以上の水酸基又はカルボキシル基とを有する化合物以外のその他のラジカル重合性化合物を含有してもよい。

上記その他のラジカル重合性化合物のうち２官能のものとしては、例えば、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヘキサエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ノナエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等のポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレートや、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、３−メチル−１，５−ペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジアクリレート等が挙げられる。

上記その他のラジカル重合性化合物のうち３官能以上のものとしては、例えば、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の多官能（メタ）アクリレート等が挙げられる。

本発明の感光性樹脂組成物が上記その他のラジカル重合性化合物を含有する場合、上記その他のラジカル重合性化合物の含有量は、ラジカル重合性化合物全体の４０重量％未満であることが好ましい。上記その他のラジカル重合性化合物の含有量が４０重量％未満であることにより、より均一な塗膜が得ることができる。上記その他のラジカル重合性化合物の含有量のより好ましい上限は３０重量％である。

本発明の感光性樹脂組成物の固形分中における、上記ラジカル重合性化合物の含有量の好ましい下限は１０重量％、好ましい上限は９０重量％である。上記ラジカル重合性化合物の含有量が１０重量％以上であることにより、得られる感光性樹脂組成物を充分に光硬化させることができ、フォトリソグラフの手法により、より容易に平坦化膜又はブラックマトリックス等のパターンを形成することができる。上記ラジカル重合性化合物の含有量が９０重量％以下であることにより、得られる感光性樹脂組成物を用いてフォトリソグラフによる樹脂パターンを製造する際に使用するアルカリ現像液への溶解性が不足することなく、製造するパターンの現像性により優れるものとなる。上記ラジカル重合性化合物の含有量のより好ましい下限は１５重量％、より好ましい上限は８０重量％、更に好ましい下限は２０重量％、更に好ましい上限は６０重量％、特に好ましい上限は４０重量％である。

本発明の感光性樹脂組成物は、光重合開始剤を含有する。
上記光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾフェノン、ベンジル、チオキサントン、及び、これらの誘導体等、従来公知の光重合開始剤が挙げられる。
具体的には例えば、（４−（メチルフェニルチオ）フェニル）フェニルメタノン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−（４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、ビス（４−ジメチルアミノフェニル）ケトン、１−（４−（フェニルチオ）フェニル）−１，２−オクタンジオン−２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）、Ｏ−アセチル−１−（６−（２−メチルベンゾイル）−９−エチル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）エタノンオキシム、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、４−ベンゾイル−４’−メチルジメチルスルフィド、４−ジメチルアミノ安息香酸、４−ジメチルアミノ安息香酸メチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸ブチル、４−ジメチルアミノ−２−エチルヘキシル安息香酸、４−ジメチルアミノ−２−イソアミル安息香酸、ベンジル−β−メトキシエチルアセタール、ベンジルジメチルケタール、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（Ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、Ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、２，４−ジエチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオキサントン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、チオキサンテン、２−クロロチオキサンテン、２，４−ジエチルチオキサンテン、２−メチルチオキサンテン、２−イソプロピルチオキサンテン、２−エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、１，２−ベンズアントラキノン、２，３−ジフェニルアントラキノン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキシド、クメンパーオキシド、２−メルカプトベンゾイミダール、２−メルカプトベンゾオキサゾール、２−メルカプトベンゾチアゾール、２−（Ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジ（ｍ−メトキシフェニル）−イミダゾリル二量体、ベンゾフェノン、２−クロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ’−ビスジメチルアミノベンゾフェノン、４，４’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、４，４’−ジクロロベンゾフェノン、３，３−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−ｎ−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アセトフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノプロピオフェノン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノアセトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルトリクロロアセトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、α，α−ジクロロ−４−フェノキシアセトフェノン、ジベンゾスベロン、ペンチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、９−フェニルアクリジン、１，７−ビス−（９−アクリジニル）ヘプタン、１，５−ビス−（９−アクリジニル）ペンタン、１，３−ビス−（９−アクリジニル）プロパン、ｐ−メトキシトリアジン、２，４，６−トリス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−メチル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（２−（５−メチルフラン−２−イル）エテニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（２−（フラン−２−イル）エテニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（２−（４−ジエチルアミノ−２−メチルフェニル）エテニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（２−（３，４−ジメトキシフェニル）エテニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−エトキシスチリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−ｎ−ブトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス−トリクロロメチル−６−（３−ブロモ−４−メトキシ）フェニル−ｓ−トリアジン、２，４−ビス−トリクロロメチル−６−（２−ブロモ−４−メトキシ）フェニル−ｓ−トリアジン、２，４−ビス−トリクロロメチル−６−（３−ブロモ−４−メトキシ）スチリルフェニル−ｓ−トリアジン、２，４−ビス−トリクロロメチル−６−（２−ブロモ−４−メトキシ）スチリルフェニル−ｓ−トリアジン等が挙げられる。なかでも、感度の観点から、α−アミノアルキルフェノン系光重合開始剤及び／又はオキシムエステル系光重合開始剤であることが好ましく、オキシムエステル系光重合開始剤であることがより好ましい。

上記オキシムエステル系光重合開始剤は、水性溶媒を用いた場合、ｐＨが７．５を超えると加水分解しやすくなって、得られる感光性樹脂組成物の感度が低下することがあるが、後述するように、得られる感光性樹脂組成物のｐＨを６．５〜７．５に調整することにより、該加水分解を抑制することができる。

上記オキシムエステル系光重合開始剤は、極性基を有することが好ましい。上記オキシムエステル系光重合開始剤が極性基を有することにより、本発明の感光性樹脂組成物は、均一な塗工液となって感度や現像性により優れるものとなる。また、上記極性基を有することにより、上記オキシムエステル系光重合開始剤が本発明の感光性樹脂組成物中に析出し難くなり、本発明の感光性樹脂組成物をブラックマトリックス等に用いた際に光の散乱によるコントラストの低下や異物欠陥の発生を防止することができる。

上記極性基を有するオキシムエステル系光重合開始剤の極性基は、−ＯＨ基、−ＣＯＯＨ基、−ＳＨ基、−ＣＯＮＨ_２基、及び、−ＮＨ_２基からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましく、−ＯＨ基及び／又は−ＣＯＯＨ基であることがより好ましく、−ＯＨ基であることが更に好ましい。

上記極性基を有するオキシムエステル系光重合開始剤としては、具体的には、下記式（３）で表される化合物が好適に用いられる。

式（３）中、Ｒは、炭素数１〜６のアルキレン基を表し、Ｘは、硫黄原子又は酸素原子を表す。

上記式（３）中、Ｒで表される炭素数１〜６のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、ｎ−プロピレン基、イソプロピレン基、ｎ−ブチレン基、１−メチルエチレン基、１−エチルエチレン基、ｎ−ペンチレン基、ｎ−へキシレン基等が挙げられる。なかでも、エチレン基が好ましい。
また、上記式（３）中、Ｘは、硫黄原子であることが好ましい。

上記オキシムエステル系光重合開始剤のうち、極性基を有さないものとしては、例えば、１−（４−（フェニルチオ）フェニル）−１，２−オクタンジオン２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）、Ｏ−アセチル−１−（６−（２−メチルベンゾイル）−９−エチル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）エタノンオキシム等が挙げられる。

本発明の感光性樹脂組成物の固形分中における、上記光重合開始剤の含有量の好ましい下限は０．５重量％、好ましい上限は２０重量％である。上記光重合開始剤の含有量をこの範囲とすることにより、得られる感光性樹脂組成物がより長い期間に亘って感度に優れるものとなる。上記光重合開始剤の含有量のより好ましい下限は１重量％、より好ましい上限は１５重量％、更に好ましい下限は３重量％、更に好ましい上限は１０重量％である。

本発明の感光性樹脂組成物は、着色剤を含有してもよい。
上記着色剤としては、ブラックマトリックス等に用いられる従来公知の着色剤を使用することができる。後述する近赤外線アライメントによる位置合わせを行う場合、上記着色剤は、本発明の感光性樹脂組成物の５００〜７００ｎｍの波長域における透過率を１％以下に調整することができ、かつ、９００〜１１００ｎｍの波長域における透過率を１０％以上に調整することができる着色剤であることが好ましい。

上記着色剤としては、具体的には例えば、チタンブラック、カーボンブラック、酸化クロム、酸化鉄、アニリンブラック、ビスベンゾフラノン系着色剤、ペリレン系着色剤、アゾメチン系着色剤、アゾ系着色剤等が挙げられる。また、チタン、マンガン、鉄、銅、コバルト等の複合酸化物等も適宜用いることができる。なかでも、塗膜中の分散性の観点から、チタンブラックとカーボンブラックとを組み合わせて用いることが好ましい。

上記チタンブラックの平均一次粒子径の好ましい下限は２０ｎｍ、好ましい上限は２００ｎｍである。上記チタンブラックの平均一次粒子径がこの範囲であることにより、塗膜中に容易に均一に分散させることができる。上記チタンブラックの平均一次粒子径のより好ましい下限は５０ｎｍ、より好ましい上限は１５０ｎｍである。
なお、本明細書において上記平均一次粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定された、体積基準積算粒度分布における積算粒度で５０％の粒子径（Ｄ５０）を意味する。

上記カーボンブラックの平均一次粒子径の好ましい下限は５０ｎｍ、好ましい上限は１８０ｎｍである。上記カーボンブラックの平均一次粒子径がこの範囲であることにより、塗膜中に容易に均一に分散させることができる。上記カーボンブラックの平均一次粒子径のより好ましい下限は６０ｎｍ、より好ましい上限は１５０ｎｍ、更に好ましい下限は７０ｎｍ、更に好ましい上限は１２０ｎｍである。

上記チタンブラックと上記カーボンブラックとを組み合わせて用いる場合、上記カーボンブラックの含有量は、上記チタンブラック１００重量部に対して、好ましい下限が１重量部、好ましい上限が１０重量部である。上記カーボンブラックの含有量が１重量部以上であることにより、後述する光学的なピンホールを抑制する効果により優れるものとなる。上記カーボンブラックの含有量が１０重量部以下であることにより、得られる感光性樹脂組成物が現像性等を損なうことなく遮光性により優れるものとなる。上記カーボンブラックの含有量のより好ましい下限は２重量部、より好ましい上限は７重量部である。

上記ビスベンゾフラノン系着色剤としては、例えば、特表２０１２−５２８４４８号公報、特表２０１０−５３４７２６号公報、特表２０１２−５１５２３４号公報等に記載のものが挙げられ、具体的には例えば、下記式（４）で表される化合物等が挙げられる。

上記ペリレン系着色剤としては、例えば、下記式（５−１）〜（５−５）で表される化合物等が挙げられる。

上記アゾメチン系着色剤としては、例えば、特開平１−１７０６０１号公報、特開平２−３４６６４号公報等に記載のものが挙げられ、具体的には例えば、下記式（６）で表される化合物等が挙げられる。

上記アゾ系着色剤としては、例えば、下記式（７）で表される化合物等が挙げられる。

上記ビスベンゾフラノン系着色剤、上記ペリレン系着色剤、上記アゾメチン系着色剤、又は、上記アゾ系着色剤の市販品としては、例えば、ＩＲＧＡＰＨＯＲ ＢＫ、ＰＡＬＩＯＧＥＮ ＢＬＡＣＫ Ｌ００８４、ＰＡＬＩＯＧＥＮ ＢＬＡＣＫ Ｌ００８６、ＬＵＭＯＧＥＮ ＢＬＡＣＫ ＦＫ４２８０、ＬＵＭＯＧＥＮ ＢＬＡＣＫ ＦＫ４２８１（いずれもＢＡＳＦ社製）、クロモファインブラックＡ１１０３（大日精化社製）等が挙げられる。

上記着色剤として上記ビスベンゾフラノン系着色剤、上記ペリレン系着色剤、上記アゾメチン系着色剤、又は、上記アゾ系着色剤を用いる場合、これらの着色剤の平均一次粒子径の好ましい下限は２０ｎｍ、好ましい上限は２００ｎｍである。上記着色剤の平均一次粒子径がこの範囲であることにより、塗膜中に容易に均一に分散させることができる。上記着色剤の平均一次粒子径のより好ましい下限は５０ｎｍ、より好ましい上限は１５０ｎｍである。

上記着色剤としては、より均一に分散させて遮光性を向上させる観点から、表面処理がなされたものを使用することもできる。ブラックマトリックスに用いられる着色剤では、溶媒として水を用いた場合に凝集を生じやすく、局所的に着色剤濃度の低い部分、いわゆる光学的なピンホールが発生し、遮光性が低下する場合があるが、表面処理がなされた着色剤を用いることにより、光学的なピンホールの発生が抑制され、均一で高度な遮光性を有する高品質のブラックマトリックスを形成することができる。

上記チタンブラックを表面処理する方法としては、例えば、予め表面処理剤を用いて紛体状のチタンブラックの表面に表面処理を施しておく方法や、チタンブラックの水分散液に、表面処理剤を添加して処理する方法等が挙げられる。

上記表面処理剤は、チタンブラックの表面と反応して分散性を向上できるものであれば特に限定されないが、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤等のカップリング剤が好ましく、チタネート系カップリング剤がより好ましい。
上記チタネート系カップリング剤として市販されているものとしては、例えば、プレンアクト（登録商標）４４、プレンアクト（登録商標）ＥＴ（いずれも味の素ファインテクノ社製）等が挙げられる。

上記チタンブラックを表面処理する際の上記表面処理剤の添加量は、チタンブラック１００重量部に対して、好ましい下限が０．１重量部、好ましい上限が５重量部である。上記表面処理剤の添加量が０．１重量部以上であることにより、表面を充分に処理することができ、より分散性の改善効果を発揮できる。上記表面処理剤の添加量が５重量部以下であることにより、上記表面処理剤が相分離することを抑制し、より均一な塗膜を得ることができる。上記表面処理剤の添加量のより好ましい下限は０．３重量部、より好ましい上限は２重量部である。

上記カーボンブラックを表面処理する方法としては、例えば、種々の酸化剤を用いて酸化処理する方法や、ジアゾニウム塩のカップリング反応により、スルホン酸基、リン酸基、カルボキシル基、リン酸エステル基等の酸性基を導入する方法等が挙げられる。また、親水性基としてカルボキシル基と水酸基とを導入する方法も好適に用いられる。

上記酸化剤を用いて酸化処理する方法としては、未処理のカーボンブラックを、高温下で遊離酸素と接触させて酸化する方法や、オゾン、ＮＯ_２等によって酸化する方法や、臭素及び水によって常圧下又は加圧下で処理する方法や、過酸化水素水、硝酸、硫酸等の酸化性の溶液で酸化する方法や、これらの方法を組合せた方法等が挙げられる。また、表面を酸化処理したカーボンブラックを更に対イオンで中和してもよい。

表面処理がなされたカーボンブラックとして市販されているものとしては、例えば、ＡｑｕａＢｌａｃｋ（登録商標）１６２、ＡｑｕａＢｌａｃｋ（登録商標）１６４（いずれも東海カーボン社製）、ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ２００、ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ３００、ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ４００（いずれもキャボット・スペシャリティ社製）等が挙げられる。

また、本発明の感光性樹脂組成物は、高抵抗値化や色調の調整のために、遮光性能を低下させない範囲で、上記着色剤として他の着色剤を含有してもよい。具体的には例えば、カーボンブラックに由来する赤みがかった色調を抑え、全体としてより好ましい黒色にするために、御国色素社製の「バイオレット分散液（バイオレット顔料１０％含有）」、御国色素社製の「ブルー顔料分散液ＣＦブルー（ブルー顔料２０％含有）」等を含有してもよい。

本発明の感光性樹脂組成物の固形分中における、上記着色剤の含有量は３０重量％を超え８０重量％以下であることが好ましい。上記着色剤の含有量を、３０重量％を超えるものとすることにより、遮光性に優れたブラックマトリックスを形成することができる。上記着色剤の含有量が８０重量％以下であることにより、得られる感光性樹脂組成物の感度、硬化後の塗膜の耐熱性、及び、耐薬品性が良好に保たれる。上記着色剤の含有量のより好ましい下限は４０重量％、より好ましい上限は７０重量％、更に好ましい下限は５０重量％である。

上記着色剤の含有量が上述した好ましい範囲内であることにより、より遮光性に優れる感光性樹脂組成物を得ることができる。具体的には、上記着色剤の含有量を、３０重量％を超えるものとすることにより、本発明の感光性樹脂組成物を用いて厚さ５μｍのブラックマトリックスを形成した場合における光学密度（ＯＤ値）を２．０以上とすることができる。上記ＯＤ値は、３．０以上であることが好ましく、４．０以上であることがより好ましい。
なお、上記ＯＤ値は、透過濃度計を用いて測定することができる。

本発明の感光性樹脂組成物は、水系溶媒を含有する。
上記水系溶媒を用いることにより、感光性樹脂組成物を塗工・乾燥する際の有機化学物質の排出等の環境への負荷を低減することができる。
なお、上記「水系溶媒」とは、水、又は、水と親水性溶媒との混合溶媒であって水の含有量が５０重量％以上である溶媒を意味する。

上記水系溶媒としては、例えば、水や、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等の親水性溶媒と水との混合溶媒が挙げられる。なかでも、水のみを用いることが好ましい。
上記水系溶媒が水と親水性溶媒との混合溶媒である場合、該混合溶媒中における水の含有割合の好ましい下限は７０重量％、より好ましい下限は９０重量％である。

本発明の感光性樹脂組成物における水系溶媒の含有量は特に制限されず、塗布方法等に適した粘度となるように適宜設定されるが、固形分の濃度が１〜５０重量％となる量であることが好ましく、１０〜４０重量％となる量であることがより好ましい。

本発明の感光性樹脂組成物は、塗布性の調整や着色剤の分散性を向上すること等を目的として、上記水系溶媒に加えてその他の溶媒を含有してもよいが、環境への負荷を低減するという本発明の目的から、その他の溶媒を含有しないことが好ましい。上記その他の溶媒を含有する場合、その含有量は、溶媒全体の３０重量％以下であることが好ましく、１０重量％以下であることがより好ましい。

本発明の感光性樹脂組成物は、着色剤の分散性を向上することを目的として、分散剤を含有してもよい。

上記分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール類、ポリビニルピロリドン類、アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体等のアクリル樹脂、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン−アクリル樹脂、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合体、及び、これらの塩が挙げられる。
上記分散剤のうち市販されているものとしては、例えば、ルーブリゾール社製のＳＯＬＳＰＥＲＳＥシリーズ、ビックケミー社製のＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫシリーズ、ＢＡＳＦ社製のＥＦＫＡシリーズ等が挙げられる。上記分散剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

上記着色剤１００重量部に対する上記分散剤の含有量は、好ましい下限が１０重量部、好ましい上限が１００重量部である。上記分散剤の含有量がこの範囲であることにより、上記着色剤の分散性をより向上させることができる。上記分散剤の含有量のより好ましい下限は２０重量部、より好ましい上限は５０重量部である。

本発明の感光性樹脂組成物は、シランカップリング剤を含有していてもよい。
上記シランカップリング剤は、本発明の感光性樹脂組成物によるパターンと基板との密着性を向上させる役割を有する。
上記シランカップリング剤としては、（メタ）アクリロイル基を有するものが好ましい。

上記シランカップリング剤としては、具体的には例えば、３−（メタ）アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−（メタ）アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、３−（メタ）アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−（メタ）アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
これらのシランカップリング剤は単独で用いられてもよいし、２種以上が併用されてもよい。

本発明の感光性樹脂組成物の固形分中における上記シランカップリング剤の含有量の好ましい下限は０．１重量部、好ましい上限は１０重量部である。上記シランカップリング剤の含有量がこの範囲であることにより、硬化性の低下やアルカリ現像時の残渣の発生を抑制しつつ、基板との密着性をより向上させることができる。上記シランカップリング剤の含有量のより好ましい下限は１重量部、より好ましい上限は５重量部である。

本発明の感光性樹脂組成物は、酸素による反応障害を軽減するために反応助剤を含有してもよい。上記反応助剤を用いることにより、光照射したときの硬化速度を向上させることができる。

上記反応助剤としては、例えば、ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリエチレンテトラミン、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル等のアミン系反応助剤や、トリ−ｎ−ブチルホスフィン等のホスフィン系反応助剤や、ｓ−ベンジルイソチウロニウム−ｐ−トルエンスルフィネート等のスルホン酸系反応助剤等を用いることができる。これらの反応助剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

本発明の感光性樹脂組成物は、本発明の目的を阻害しない範囲で、必要に応じて、その他のカップリング剤、熱重合禁止剤、消泡剤、レベリング剤、増感剤、硬化促進剤、光架橋剤、分散助剤、充填剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤等の公知の各種添加剤を含有してもよい。

本発明の感光性樹脂組成物を製造する方法としては、例えば、水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物と、ラジカル重合性化合物と、光重合開始剤と、水系溶媒と、必要に応じて用いられる添加剤等とを、通常の撹拌装置にて混合する方法により得られる。また、着色剤を含有する場合には、ペイントコンディショナー、サンドグラインダー、ビーズミル、ロールミル、アトライター、ジェットミル、ホモジナイザー等の撹拌機（分散機）を用いて混合する方法等が挙げられる。これら各成分を混合した際にｐＨが６．５〜７．５の範囲外である場合には、後述するように、中和により６．５〜７．５の範囲内とすることが好ましい。
また、異物等の混入を防止するため、撹拌後、フィルターを用いて濾過を行うことが好ましい。

本発明の感光性樹脂組成物は、ｐＨが６．５〜７．５であることが好ましい。
上記ｐＨが６．５以上であることにより、得られる感光性樹脂組成物のゲル化を抑制することができる。上記ｐＨが７．５以下であることにより、水系溶媒とオキシムエステル系光重合開始剤とを組み合わせて用いた場合でも感度の低下を抑制することができる。上記ｐＨのより好ましい下限は６．７、より好ましい上限は７．３であり、更に好ましい下限は６．９、更に好ましい上限は７．１である。
なお、上記ｐＨは、２５℃において、ｐＨメーター（例えば、堀場製作所社製、「卓上型ｐＨメーター Ｆ−７１」）を用いて測定することができる。

本発明の感光性樹脂組成物のｐＨを６．５〜７．５とする方法としては、例えば、感光性樹脂組成物の各成分を混合する際又は混合した後に中和する方法や、水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物の作製時の中和工程において当量点で反応を終える方法等が挙げられる。

上記感光性樹脂組成物の各成分を混合する際又は混合した後に中和する方法において、ｐＨが６．５未満である場合には、アンモニア、ジエチルアミン等を用いて中和することが好ましく、ｐＨが７．５を超えている場合には、酢酸、プロピオン酸等を用いて中和することが好ましい。

フォトリソグラフィにおいて、被露光対象物にフォトマスクを乗せる場合、被露光対象物とフォトマスクとの位置合わせに近赤外線アライメントが用いられている。例えば、特開２００２−５５４５８号公報には、被露光対象物とフォトマスクに近赤外線を照射して、両者にあらかじめ付けておいたマークを近赤外線カメラで認識し、それらのマークを基準としてマスクの位置合わせを行う近赤外線アライメントについて開示されている。この方法は、画像認識に近赤外線を用いるため、被露光対象物にフォトレジストが塗布されている場合でもマークが認識しやすいという利点がある。
しかし、従来のブラックマトリックスに用いられるカーボンブラック等の顔料は、可視領域の光だけでなく近赤外領域の光も遮断してしまうため、上記近赤外線アライメントによる位置合わせができないという問題があった。

本発明の感光性樹脂組成物は、５００〜７００ｎｍの光透過率が１％以下であり、９００〜１１００ｎｍの光透過率が１０％以上であることが好ましい。上記５００〜７００ｎｍの光透過率が１％以下であることにより、ブラックマトリックスとしてのより好適な遮光性を付与できる。また、上記９００〜１１００ｎｍの光透過率が１０％以上であることにより、近赤外線透過性に優れるものとなる。上記５００〜７００ｎｍの光透過率は、より好ましくは０．５％以下、更に好ましくは０．１％以下である。また、９００〜１１００ｎｍの光透過率は、より好ましくは２０％以上、更に好ましくは４０％以上である。
なお、上記光透過率は、厚さ５μｍの乾燥後硬化膜について、分光光度計によって測定することができる。

本発明の感光性樹脂組成物は、平坦化膜として好適に用いられる。本発明の感光性樹脂組成物からなる平坦化膜もまた、本発明の１つである。
本発明の感光性樹脂組成物は、カラーフィルターに形成されるブラックマトリックス材料としても好適に用いられる。本発明の感光性樹脂組成物からなるブラックマトリックスもまた、本発明の１つである。また、本発明のブラックマトリックスを有するカラーフィルターもまた、本発明の１つである。

本発明の感光性樹脂組成物を用いて本発明のブラックマトリックスを形成する方法の一例を以下に説明する。
まず、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート等からなる基板上に、本発明の感光性樹脂組成物を、ロールコータ、リバースコーター、グラビアコーター、コンマコーター、バーコーター等の接触型塗布装置や、スピンコーター、スリットコーター、カーテンフローコーター等の非接触型塗布装置を用いて塗布する。
次いで、塗布された感光性樹脂組成物を、例えば、真空乾燥装置を用いて室温にて減圧乾燥し、その後、ホットプレートやオーブンにて８０℃以上１２０℃以下、好ましくは９０℃以上１００℃以下の温度にて６０秒間以上１８０秒間以下乾燥する方法等により乾燥させて塗膜を形成する。
得られた塗膜に、ネガ型のマスクを介して紫外線、エキシマレーザー光等の活性エネルギー線を照射して部分的に露光する。なお、活性エネルギー線を照射する前に、得られた塗膜とネガ型のマスクに近赤外線を照射して、近赤外線アライメントによる両者の位置合わせを行うことが好ましい。
照射するエネルギー線量は、用いる本発明の感光性樹脂組成物の組成によっても異なるが、１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ^２であることが好ましい。
露光後の塗膜を、アルカリ水溶液により現像することによって所望の形状にパターニングする。上記アルカリ水溶液による現像方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、パドル法等を用いることができる。現像液として用いるアルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム、４級アンモニウム塩等の水溶液が挙げられる。
一般に、このようなアルカリ水溶液からなる現像液を使用した場合、現像後に純水で洗浄（リンス）して余剰の現像液を除去する。
現像後のパターンに対して、必要に応じて、２２０℃〜２５０℃程度、好ましくは２３０℃〜２４０℃程度でポストベークを行う。この際、ポストベークに先立って、形成されたパターンを全面露光することが好ましい。
以上により、所定のパターン形状を有するブラックマトリックスを形成することができる。

また、上述した本発明のブラックマトリックスを形成する方法の操作を、赤色顔料が分散された感光性樹脂組成物、緑色顔料が分散された感光性樹脂組成物、及び、青色顔料が分散された感光性樹脂組成物についても行い、各色の画素パターンを形成することで、本発明のカラーフィルターを形成することができる。
上記赤色顔料が分散された感光性樹脂組成物、上記緑色顔料が分散された感光性樹脂組成物、及び、上記青色顔料が分散された感光性樹脂組成物は、従来公知のものを使用することができる。
なお、本発明のカラーフィルターは、本発明のブラックマトリックスによって区画された各領域に赤色、緑色、及び、青色の各色のインクをインクジェットノズルから吐出し、溜められたインクを熱又は光で硬化させる方法によっても製造することもできる。

本発明の平坦化膜又は本発明のカラーフィルターを有する表示素子もまた、本発明の１つである。
本発明の表示素子としては、液晶表示素子等が挙げられる。
上記液晶表示素子は、基板上に本発明の平坦化膜又は本発明のカラーフィルターを形成した後、電極、スペーサー等を順次形成し、これと電極等を形成した別の基板とを貼り合わせ、得られた空セルに所定量の液晶を注入、封止する方法等、従来公知の方法により製造することができる。

本発明によれば、環境への負荷を低減することができる感光性樹脂組成物を提供することができる。また、本発明によれば、該感光性樹脂組成物を用いてなる平坦化膜、ブラックマトリックス、カラーフィルター、及び、表示素子を提供することができる。

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。

（実施例１）
（１）水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの調製
容量１０００ｍＬの四つ口セパラブルフラスコに、撹拌機、還流冷却器、温度計、窒素ガス導入管、及び、滴下漏斗を備えた反応装置を準備した。該フラスコ中にテトラヒドロフラン５０重量部を入れ、窒素ガスを導入してバブリングし、溶存酸素を除去した。アクリル酸２０重量部、メタクリル酸メチル６０重量部、アクリル酸−２−ヒドロキシエチル３０重量部、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルへキサノエート１．３重量部、及び、テトラヒドロフラン５０重量部を予め混合してモノマー溶液を調製し、上記テトラヒドロフランの入ったフラスコ内を撹拌しながら該モノマー溶液を１時間かけて滴下し、その後８０℃にて３時間還流して共重合反応を行い、樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液から共重合樹脂をメタノールで単離し、精製した後、減圧乾燥して樹脂固形物を得た。
次に、得られた樹脂固形物２０重量部に対して１ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水３７重量部と水４３重量部とを添加し、中和しつつ８０℃で加熱撹拌して溶解し、水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの水溶液（固形分率２０．６重量％）を得た。

（２）感光性樹脂組成物の調製
上記「（１）水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの調製」で得られた水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの水溶液１００重量部に、ラジカル重合性化合物としてペンタエリスリトールトリアクリレート１０重量部、光重合開始剤として上記式（３）におけるＲがエチレン基であり、Ｘが硫黄原子である化合物（ＡＤＥＫＡ社製、「ＮＣＩ−９３０」）０．２重量部、シランカップリング剤として３−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製、「ＫＢＭ−５１０３」）０．６重量部、及び、水１００重量部を加え、撹拌機で３０分間混合した。得られた混合物のｐＨを１０重量％酢酸水溶液０．３重量部を用いて調整した後、孔径２μｍのメンブレンフィルターで濾過し、感光性樹脂組成物（ｐＨ７．４）を調製した。

（３）塗膜の形成
得られた感光性樹脂組成物を、スピンコート法により１５０ｍｍ×１５０ｍｍのガラス基板上に塗布した後、ホットプレート上で８０℃で１８０秒間プリベークして約５．０μｍの膜厚を有する塗膜を得た。
なお、塗膜は、後述する評価に応じたものをそれぞれ作製した。

（実施例２）
１０重量％酢酸水溶液の使用量を０．９重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、感光性樹脂組成物（ｐＨ７．０）を調製し、塗膜を得た。

（実施例３）
「（２）感光性樹脂組成物の調製」において、水１００重量部を、水９５重量部とエタノール５重量部との混合溶媒に変更し、１０重量％酢酸水溶液の使用量を０．９重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、感光性樹脂組成物（ｐＨ７．０）を調製し、塗膜を得た。

（実施例４）
「（２）感光性樹脂組成物の調製」において、水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの水溶液１００重量部に代えて、アクリット３ＳＱ−４２４Ｂ（大成ファインケミカル社製、水溶液、固形分率２５．０重量％）８０重量部を用い、１０重量％酢酸水溶液の使用量を０．６重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、感光性樹脂組成物（ｐＨ７．２）を調製し、塗膜を得た。
なお、「アクリット３ＳＱ−４２４Ｂ」は、メチルメタクリレート、ｎ−ブチルアクリレートと、メタクリル酸（１５モル％）の共重合ポリマーのアンモニア中和物である水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物の水溶液である。

（実施例５）
「（２）感光性樹脂組成物の調製」において、アクリット３ＳＱ−４２４Ｂの配合量を８２重量部に変更し、ラジカル重合性化合物としてペンタエリスリトールトリアクリレート１０重量部に代えてエチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート８重量部を用い、１０重量％酢酸水溶液の使用量を０．６重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、感光性樹脂組成物（ｐＨ７．２）を調製し、塗膜を得た。

（実施例６）
（１）着色感光性樹脂組成物の調製
実施例１の「（１）水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの調製」と同様にして得られた水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの水溶液１００重量部に、ラジカル重合性化合物としてペンタエリスリトールトリアクリレート２０重量部、光重合開始剤として上記式（３）におけるＲがエチレン基であり、Ｘが硫黄原子である化合物（ＡＤＥＫＡ社製、「ＮＣＩ−９３０」）３重量部、着色剤としてチタンブラック（三菱マテリアル社製、「１３Ｍ−Ｃ」）３０重量部及び表面にカルボキシル基を導入する親水性表面処理がなされた自己分散型カーボンブラック（東海カーボン社製、「Ａｑｕａ−Ｂｌａｃｋ１６２」、１９．２重量％水分散液）１重量部、シランカップリング剤として３−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製、「ＫＢＭ−５１０３」）１重量部、分散剤としてＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ−２０１３（ビックケミー社製）１０重量部、及び、水１００重量部を加え、撹拌機で２時間混合した。得られた混合物のｐＨを１０重量％酢酸水溶液０．９重量部を用いて調整した後、孔径５μｍのメンブレンフィルターで濾過し、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ７．０）を調製した。

（２）塗膜の形成
得られた着色感光性樹脂組成物を、スピンコート法により１５０ｍｍ×１５０ｍｍのガラス基板上に塗布した後、６６Ｐａで３０秒間減圧乾燥し、次いで１００℃で１８０秒間プリベークして約３．０μｍの膜厚を有する塗膜を得た。
なお、塗膜は、後述する評価に応じたものをそれぞれ作製した。

（実施例７）
「（１）着色感光性樹脂組成物の調製」において、１０重量％酢酸水溶液の使用量を１．５重量部に変更したこと以外は実施例６と同様にして、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ６．６）を調製し、塗膜を得た。

（実施例８）
「（１）着色感光性樹脂組成物の調製」において、１０重量％酢酸水溶液の使用量を０．３重量部に変更したこと以外は実施例６と同様にして、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ７．４）を調製し、塗膜を得た。

（実施例９）
「（１）着色感光性樹脂組成物の調製」において、光重合開始剤として上記式（３）におけるＲがエチレン基であり、Ｘが硫黄原子である化合物３重量部に代えて、１−（４−（フェニルチオ）フェニル）−１，２−オクタンジオン２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）（ＢＡＳＦ社製、「ＩＲＧＡＣＵＲＥ ＯＸＥ０１」）３重量部を用いたこと以外は実施例６と同様にして、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ７．０）を調製し、塗膜を得た。

（実施例１０）
「（１）着色感光性樹脂組成物の調製」において、光重合開始剤として上記式（３）におけるＲがエチレン基であり、Ｘが硫黄原子である化合物３重量部に代えて、Ｏ−アセチル−１−（６−（２−メチルベンゾイル）−９−エチル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）エタノンオキシム（ＢＡＳＦ社製、「ＩＲＧＡＣＵＲＥ ＯＸＥ０２」）３重量部を用いたこと以外は実施例６と同様にして、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ７．０）を調製し、塗膜を得た。

（実施例１１）
「（１）着色感光性樹脂組成物の調製」において、水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの水溶液１００重量部に代えて、アクリット３ＳＱ−４２４Ｂ（大成ファインケミカル社製、水溶液、固形分率２５．０重量％）８０重量部を用いたこと以外は実施例６と同様にして、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ７．０）を調製し、塗膜を得た。

（実施例１２）
「（１）着色感光性樹脂組成物の調製」において、水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの水溶液１００重量部に代えて、アクリット３ＳＱ−４２４Ｂ（大成ファインケミカル社製、水溶液、固形分率２５．０重量％）８０重量部を用い、１０重量％酢酸水溶液の使用量を１．３重量部に変更したこと以外は実施例６と同様にして、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ６．８）を調製し、塗膜を得た。

（実施例１３）
「（１）着色感光性樹脂組成物の調製」において、水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの水溶液１００重量部に代えて、アクリット３ＳＱ−４２４Ｂ（大成ファインケミカル社製、水溶液、固形分率２５．０重量％）８０重量部を用い、１０重量％酢酸水溶液の使用量を０．６重量部に変更したこと以外は実施例６と同様にして、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ７．２）を調製し、塗膜を得た。

（実施例１４）
「（１）着色感光性樹脂組成物の調製」において、ラジカル重合性化合物としてペンタエリスリトールトリアクリレート２０重量部に代えて、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート２０重量部を用いたこと以外は実施例６と同様にして、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ７．０）を調製し、塗膜を得た。

（比較例１）
「（２）感光性樹脂組成物の調製」において、水１００重量部をメチルエチルケトン１００重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、感光性樹脂組成物（ｐＨ７．４）を調製し、塗膜を得た。

（比較例２）
「（１）着色感光性樹脂組成物の調製」において、水１００重量部をメチルエチルケトン１００重量部に変更したこと以外は実施例６と同様にして、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ７．０）を調製し、塗膜を得た。

（参考例１）
「（１）着色感光性樹脂組成物の調製」において、１０重量％酢酸水溶液の使用量を１．７重量部に変更したこと以外は実施例６と同様にして、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ６．４）を調製したが、ゲル化が生じたため塗膜は得なかった。

（参考例２）
「（１）着色感光性樹脂組成物の調製」において、１０重量％酢酸水溶液を使用せず、着色感光性樹脂組成物のｐＨを調整しなかったこと以外は実施例６と同様にして、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ７．６）を調製し、塗膜を得た。

（参考例３）
「（１）着色感光性樹脂組成物の調製」において、光重合開始剤として上記式（３）におけるＲがエチレン基であり、Ｘが硫黄原子である化合物３重量部に代えて、１−（４−（フェニルチオ）フェニル）−１，２−オクタンジオン２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）（ＢＡＳＦ社製、「ＩＲＧＡＣＵＲＥ ＯＸＥ０１」）３重量部を用い、１０重量％酢酸水溶液を使用せず、着色感光性樹脂組成物のｐＨを調整しなかったこと以外は実施例６と同様にして、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ７．６）を調製し、塗膜を得た。

（参考例４）
「（１）着色感光性樹脂組成物の調製」において、光重合開始剤として上記式（３）におけるＲがエチレン基であり、Ｘが硫黄原子である化合物３重量部に代えて、Ｏ−アセチル−１−（６−（２−メチルベンゾイル）−９−エチル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）エタノンオキシム（ＢＡＳＦ社製、「ＩＲＧＡＣＵＲＥ ＯＸＥ０２」）３重量部を用い、１０重量％酢酸水溶液を使用せず、着色感光性樹脂組成物のｐＨを調整しなかったこと以外は実施例６と同様にして、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ７．６）を調製し、塗膜を得た。

（参考例５）
「（１）着色感光性樹脂組成物の調製」において、光重合開始剤として上記式（３）におけるＲがエチレン基であり、Ｘが硫黄原子である化合物３重量部に代えて、２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン（ＢＡＳＦ社製、「ＩＲＧＡＣＵＲＥ９０７」）２重量部と１−（４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン（ＢＡＳＦ社製、「ＩＲＧＡＣＵＲＥ２９５９」）５重量部とを用いたこと以外は実施例６と同様にして、着色感光性樹脂組成物（ｐＨ７．０）を調製し、塗膜を得た。

＜評価＞
実施例１〜１４、比較例１、２、及び、参考例２〜５で得られた各塗膜について、以下の評価を行った。結果を表１〜３に示した。
なお、実施例１〜５及び比較例１で得られた塗膜は透明であるため、遮光性の評価は行っておらず、参考例１で得られた着色感光性樹脂組成物は、ゲル化が生じたため以下の評価は行わなかった。

（遮光性）
実施例６〜１４、比較例２、及び、参考例２〜５で得られた各塗膜について、透過濃度計（エックスライト社製、「Ｍｏｄｅｌ ３６１Ｔ」）を用いてＯＤ値を測定した。
ＯＤ値が４．０以上であった場合を「○」、ＯＤ値が３．０以上４．０未満であった場合を「△」、ＯＤ値が３．０未満であった場合を「×」として遮光性を評価した。

（現像性）
実施例１〜１４、比較例１、２、及び、参考例２〜５で得られた各塗膜上に、４μｍから２０μｍまで２μｍ刻みの線幅で露光可能なラインパターンを有するネガ型フォトマスクを設置し、プロキシミティ２００μｍで露光装置（大日本科研社製、「ＭＡ−１０型」）を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で露光した。
その後、現像装置（アクセス社製）を用いて０．０５重量％の水酸化カリウム水溶液のシャワーにより４０秒間の現像を行い、続けて純水のシャワーにより３０秒間リンスして現像パターンを得た。
１０μｍ及び２０μｍの線幅における現像パターンを確認し、１０μｍの線幅でパターンが得られた場合を「○」、１０μｍの線幅ではパターンが得られなかったものの、２０μｍの線幅ではパターンが得られた場合を「△」、２０μｍの線幅でもパターンが得られなかった場合を「×」として現像性を評価した。

（感度）
上記「（現像性）」の評価において、露光量を５００ｍＪ／ｃｍ^２に変更して露光を行って現像パターンを得た。
２０μｍの線幅における現像パターンを確認し、５００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で２０μｍの線幅のパターンが得られた場合を「○」、１０００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量では２０μｍの線幅のパターンが得られたものの、５００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量では２０μｍの線幅のパターンが得られなかった場合を「△」、１０００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量でも２０μｍの線幅のパターンが得られなかった場合を「×」として感度を評価した。
感度の評価は、製造直後の感光性樹脂組成物を用いて作製した塗膜と、製造後、密封して２３℃の環境下に３日間静置した後の感光性樹脂組成物を用いて作製した塗膜とにおいて行った。

（実施例１５）
（１）水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの調製
実施例１と同様にして、水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの水溶液を得た。

（２）着色剤分散液Ａの調製
容量５００ｍＬのポリエチレン製広口瓶に、黒色着色剤としてクロモファインブラック Ａ１１０３（大日精化工業社製、９００〜１１００ｎｍの範囲における光透過率：４０〜６５％）６０重量部、分散剤としてＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ−１９１（ビックケミー社製）２０重量部、及び、分散媒として水１２０重量部を入れ、ディスパーにて３０分間撹拌した。
得られた混合液を、０．３ｍｍ径のジルコニアビーズを使用してビーズミル（ウィリー・エ・バッコーフェン社製、「ＤＹＮＯ−ＭＩＬＬリサーチラボ」）で分散処理を行い、着色剤分散液Ａ（固形分率４０．０重量％）を得た。

（３）着色感光性樹脂組成物の調製
上記「（２）着色剤分散液Ａの調製」で得られた着色剤分散液Ａ１００重量部に、水６０重量部、上記「（１）水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの調製」で得られた水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの水溶液８０重量部、ラジカル重合性化合物としてペンタエリスリトールトリアクリレート２０重量部、光重合開始剤として１−（４−（フェニルチオ）フェニル）−１，２−オクタンジオン−２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）（ＢＡＳＦ社製、「ＩＲＧＡＣＵＲＥ ＯＸＥ０１」）３重量部、及び、シランカップリング剤として３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製、「ＫＢＭ−５０３」）１重量部を加え、撹拌機で２時間撹拌を行った。その後、孔径５μｍのメンブレンフィルターで濾過し、着色感光性樹脂組成物を調製した。

（４）塗膜の形成
得られた着色感光性樹脂組成物を、スピンコート法により１５０ｍｍ×１５０ｍｍのガラス基板上に塗布した後、６６Ｐａで３０秒間減圧乾燥し、次いで１００℃で１８０秒間プリベークして約３．０μｍの膜厚を有する塗膜を得た。

（実施例１６）
（１）水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ｂの調製
容量１０００ｍＬの四つ口セパラブルフラスコに、撹拌機、還流冷却器、温度計、窒素ガス導入管、及び、滴下漏斗を備えた反応装置を準備した。該フラスコ中にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート３００重量部を入れ、窒素ガスを導入してバブリングし、溶存酸素を除去した。その後、１１０℃に昇温し、メタクリル酸３０重量部、メタクリル酸メチル６０重量部、メタクリル酸ｎ−ブチル１０重量部、及び、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルへキサノエート３．５重量部の混合液を、上記プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの入ったフラスコ内を撹拌しながら１時間かけて滴下し、その後３時間還流して共重合反応を行い、樹脂溶液を得た。
次に、室温に冷却した樹脂溶液に１ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水３５０重量部を添加し、中和しつつ撹拌し、次いで減圧によって溶剤と水の一部を留去し、固形分率３０．０重量％の水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ｂの水溶液（固形分率３０．０重量％）を得た。

（２）着色剤分散液Ｂの調製
容量５００ｍＬのポリエチレン製広口瓶に、黒色着色剤としてＬＵＭＯＧＥＮ ＢＬＡＣＫ ＦＫ４２８０（ＢＡＳＦ社製、９００〜１１００ｎｍの範囲における光透過率：５０〜７０％）６０重量部、分散剤としてＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ−１９１（ビックケミー社製）２０重量部、及び、分散媒として水１２０重量部を入れ、ディスパーにて３０分間撹拌した。
得られた混合液を、０．３ｍｍ径のジルコニアビーズを使用してビーズミル（ウィリー・エ・バッコーフェン社製、「ＤＹＮＯ−ＭＩＬＬリサーチラボ」）で分散処理を行い、着色剤分散液Ｂ（固形分率４０．０重量％）を得た。

（３）着色感光性樹脂組成物の調製
上記「（２）着色剤分散液Ｂの調製」で得られた着色剤分散液Ｂ１００重量部に、純水１００重量部、上記「（１）水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ｂの調製」で得られた水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ｂの水溶液１００重量部（固形分率３０．０重量％）、ラジカル重合性化合物としてペンタエリスリトールトリアクリレート３０重量部、光重合開始剤として１−（４−（フェニルチオ）フェニル）−１，２−オクタンジオン−２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）（ＢＡＳＦ社製、「ＩＲＧＡＣＵＲＥ ＯＸＥ０１」）４重量部、及び、シランカップリング剤として３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製、「ＫＢＭ−５０３」）１．５重量部を加え、撹拌機で２時間撹拌を行った。その後、孔径５μｍのメンブレンフィルターで濾過し、着色感光性樹脂組成物を調製した。

（４）塗膜の形成
得られた着色感光性樹脂組成物を、スピンコート法により１５０ｍｍ×１５０ｍｍのガラス基板上に塗布した後、６６Ｐａで３０秒間減圧乾燥し、次いで１００℃で１８０秒間プリベークして約３．０μｍの膜厚を有する塗膜を得た。

（実施例１７〜２６）
表４に記載された配合比の各材料を用いたこと以外は実施例１５と同様にして、着色感光性樹脂組成物を調製し、塗膜を得た。

（参考例６〜８）
表５に記載された配合比の各材料を用いたこと以外は実施例１５と同様にして、着色感光性樹脂組成物を調製し、塗膜を得た。

（参考例９）
（１）着色剤分散液Ｃの調製
容量５００ｍＬのポリエチレン製広口瓶に、カーボンブラック黒色着色剤としてトーカブラック＃７３５０Ｆ（東海カーボン社製、９００〜１１００ｎｍの範囲における光透過率：１％以下）６０重量部、分散剤としてＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ−２０１３（ビックケミー社製）２０重量部、及び、分散媒として水１２０重量部を入れ、ディスパーにて３０分間撹拌した。
得られた混合液を、０．３ｍｍ径のジルコニアビーズを使用してビーズミル（ウィリー・エ・バッコーフェン社製、「ＤＹＮＯ−ＭＩＬＬリサーチラボ」）で分散処理を行い、着色剤分散液Ｃ（固形分率４０．０重量％）を得た。

（２）着色感光性樹脂組成物の調製及び塗膜の形成
表５に記載された配合比の各材料を用いたこと以外は実施例１５と同様にして、着色感光性樹脂組成物を調製し、塗膜を得た。

（参考例１０）
実施例１６の「（２）着色剤分散液Ｂの調製」と同様にして得られた着色剤分散液Ｂ１００重量部に、水６０重量部、アクリット３ＳＱ−４２４Ｂ（大成ファインケミカル社製、水溶液、固形分率２５．０重量％）８０重量部、ラジカル重合性化合物としてトリメチロールプロパントリアクリレート２０重量部、光重合開始剤として１−（４−（フェニルチオ）フェニル）−１，２−オクタンジオン−２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）（ＢＡＳＦ社製、「ＩＲＧＡＣＵＲＥ ＯＸＥ０１」）３重量部、及び、シランカップリング剤として３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製、「ＫＢＭ−５０３」）１重量部を加え、撹拌機で２時間撹拌を行った。その後、孔径５μｍのメンブレンフィルターで濾過し、着色感光性樹脂組成物を調製した。
得られた着色感光性樹脂組成物を用いて、実施例１５と同様にして塗膜を得た。

（参考例１１）
実施例１６の「（２）着色剤分散液Ｂの調製」と同様にして得られた着色剤分散液Ｂ１００重量部に、水６０重量部、アクリット３ＳＱ−４２４Ｂ（大成ファインケミカル社製、水溶液、固形分率２５．０重量％）８０重量部、ラジカル重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート２０重量部、光重合開始剤として１−（４−（フェニルチオ）フェニル）−１，２−オクタンジオン−２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）（ＢＡＳＦ社製、「ＩＲＧＡＣＵＲＥ ＯＸＥ０１」）３重量部、及び、シランカップリング剤として３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製、「ＫＢＭ−５０３」）１重量部を加え、撹拌機で２時間撹拌を行った。その後、孔径５μｍのメンブレンフィルターで濾過し、着色感光性樹脂組成物を調製した。
得られた着色感光性樹脂組成物を用いて、実施例１５と同様にして塗膜を得た。

＜評価＞
実施例１５〜２６及び参考例６〜９で得られた各着色感光性樹脂組成物及び塗膜について、以下の評価を行った。結果を表４、５に示した。
なお、参考例１０、１１で得られた塗膜は不均一であったため、以下の評価を行うことができなかった。

（５００〜７００ｎｍ及び９００〜１１００ｎｍの光透過率）
実施例１５〜２６及び参考例６〜９で得られた各塗膜について、分光光度計（日立ハイテクサイエンス社製、「Ｕ−２９００」）を用いて透過スペクトルを測定し、５００ｎｍ〜７００ｎｍ及び９００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長の光透過率をそれぞれ確認した。表４、５に示した結果から、実施例１５〜２６及び参考例６〜８で得られた各着色感光性樹脂組成物は、９００ｎｍ〜１１００ｎｍにおける透過性が高いため、フォトリソグラフィ工程の際に近赤外線アライメントによる位置合わせが可能であることが分かった。しかしながら、参考例９で得られた着色感光性樹脂組成物は、近赤外透過性が低いため近赤外線アライメントによる位置合わせが行えないことが分かった。

（塗工性）
実施例１５〜２６及び参考例６〜９で得られた各塗膜について、目視にて確認し、塗膜が均一であった場合を「○」、塗膜に析出物等が見られた場合を「△」、均一な塗膜が得られなかった場合を「×」として塗工性を評価した。

（遮光性）
実施例１５〜２６及び参考例６〜９で得られた各塗膜について、透過濃度計（エックスライト社製、「Ｍｏｄｅｌ ３６１Ｔ」）を用いてＯＤ値を測定した。
ＯＤ値が３．０以上であった場合を「○」、ＯＤ値が２．０以上３．０未満であった場合を「△」、ＯＤ値が２．０未満であった場合を「×」として遮光性を評価した。

（現像性）
実施例１５〜２６及び参考例６〜９で得られた各塗膜上に、４μｍから２０μｍまで２μｍ刻みの線幅で露光可能なラインパターンを有するネガ型フォトマスクを設置し、プロキシミティ２００μｍで露光装置（大日本科研社製、「ＭＡ−１０型」）を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を２０００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で露光した。
その後、現像装置（滝沢産業社製、「ＡＤ−１２００」）を用いて０．０５重量％の水酸化カリウム水溶液のシャワーにより２０秒間の現像を行い、続けて純水のシャワーにより３０秒間リンスして現像パターンを得た。
１０μｍ及び２０μｍの線幅における現像パターンを確認し、１０μｍの線幅でパターンが得られた場合を「○」、１０μｍの線幅ではパターンが得られなかったものの、２０μｍの線幅ではパターンが得られた場合を「△」、２０μｍの線幅でもパターンが得られなかった場合を「×」として現像性を評価した。

（感度）
上記「（現像性）」の評価において、露光量を５００ｍＪ／ｃｍ^２に変更して露光を行って現像パターンを得た。
２０μｍの線幅における現像パターンを確認し、５００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で２０μｍの線幅のパターンが得られた場合を「○」、１０００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量では２０μｍの線幅のパターンが得られたものの、５００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量では２０μｍの線幅のパターンが得られなかった場合を「△」、１０００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量でも２０μｍの線幅のパターンが得られなかった場合を「×」として感度を評価した。

（実施例２７）
（１）水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの調製
実施例１と同様にして、水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの水溶液を得た。

（２）着色感光性樹脂組成物の調製
上記「（１）水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの調製」で得られた水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物Ａの水溶液１００重量部（固形分率２０．６重量％）に、ラジカル重合性化合物としてペンタエリスリトールトリアクリレート２０重量部、光重合開始剤として上記式（３）におけるＲがエチレン基であり、Ｘが硫黄原子である化合物（ＡＤＥＫＡ社製、「ＮＣＩ−９３０」）５重量部、着色剤としてチタンブラック（三菱マテリアル社製、「１３Ｍ−Ｃ」）３０重量部及び表面にカルボキシル基を導入する親水性表面処理がなされた自己分散型カーボンブラック（東海カーボン社製、「Ａｑｕａ−Ｂｌａｃｋ１６２」、１９．２重量％水分散液）１重量部、シランカップリング剤として３−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製、「ＫＢＭ−５１０３」）１重量部、分散剤としてＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ−２０１３（ビックケミー社製）１０重量部、及び、水１２０重量部を加え、撹拌機で２時間混合した後、孔径５μｍのメンブレンフィルターで濾過し、着色感光性樹脂組成物を調製した。

（３）塗膜の形成
得られた着色感光性樹脂組成物を、スピンコート法により１５０ｍｍ×１５０ｍｍのガラス基板上に塗布した後、６６Ｐａで３０秒間減圧乾燥し、次いで１００℃で１８０秒間プリベークして約５．０μｍの膜厚を有する塗膜を得た。

（実施例２８〜３１、参考例１２、１３）
表６に記載された配合比の各材料を用いたこと以外は実施例２７と同様にして、実施例２８〜３１及び参考例１２、１３の着色感光性樹脂組成物を調製し、塗膜を得た。

＜評価＞
実施例２８〜３１及び参考例１２、１３で得られた各塗膜について、以下の評価を行った。結果を表６に示した。

（遮光性）
実施例２８〜３１及び参考例１２、１３で得られた各塗膜について、透過濃度計（エックスライト社製、「Ｍｏｄｅｌ ３６１Ｔ」）を用いてＯＤ値を測定した。
ＯＤ値が４．０以上であった場合を「○」、ＯＤ値が３．０以上４．０未満であった場合を「△」、ＯＤ値が３．０未満であった場合を「×」として遮光性を評価した。

（現像性）
実施例２８〜３１及び参考例１２、１３で得られた各塗膜上に、４μｍから２０μｍまで２μｍ刻みの線幅で露光可能なラインパターンを有するネガ型フォトマスクを設置し、プロキシミティ２００μｍで露光装置（大日本科研社製、「ＭＡ−１０型」）を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で露光した。
その後、現像装置（アクセス社製）を用いて０．０５重量％の水酸化カリウム水溶液のシャワーにより４０秒間の現像を行い、続けて純水のシャワーにより３０秒間リンスしてブラックマトリックスの現像パターンを得た。
４μｍから２０μｍまで２μｍ刻みの線幅における現像パターンを確認し、１０μｍ以下の線幅でパターンが得られた場合を「◎」、１０μｍ以下の線幅ではパターンが得られなかったものの、１４μｍの線幅ではパターンが得られた場合を「○」、１４μｍ以下の線幅ではパターンが得られなかったものの、２０μｍの線幅ではパターンが得られた場合を「△」、２０μｍの線幅でもパターンが得られなかった場合を「×」として現像性を評価した。

（感度）
上記「（現像性）」の評価において、露光量を５００ｍＪ／ｃｍ^２に変更して露光を行って現像パターンを得た。
１０μｍ、２０μｍの線幅における現像パターンを確認し、５００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で１０μｍの線幅のパターンが得られた場合を「◎」、５００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で１０μｍの線幅のパターンが得られなかったものの、２０μｍの線幅のパターンが得られた場合を「○」、５００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で２０μｍの線幅のパターンが得られなかったものの、１０００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で２０μｍの線幅のパターンが得られた場合を「△」、１０００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量でも２０μｍの線幅のパターンが得られなかった場合を「×」として感度を評価した。

本発明によれば、環境への負荷を低減することができる感光性樹脂組成物を提供することができる。また、本発明によれば、該感光性樹脂組成物を用いてなる平坦化膜、ブラックマトリックス、カラーフィルター、及び、表示素子を提供することができる。

Claims (21)

1. 水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物と、ラジカル重合性化合物と、光重合開始剤と、水系溶媒とを含有する
   ことを特徴とする感光性樹脂組成物。
2. 水溶性かつアルカリ可溶性の高分子化合物は、カルボン酸アンモニウム塩であることを特徴とする請求項１記載の感光性樹脂組成物。
3. ラジカル重合性化合物は、分子量が１０００以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の感光性樹脂組成物。
4. ラジカル重合性化合物は、１分子中に２つ以上の重合性不飽和二重結合と１つ以上の水酸基又はカルボキシル基とを有する化合物を含有することを特徴とする請求項１、２又は３記載の感光性樹脂組成物。
5. ラジカル重合性化合物は、１分子中に２つ以上の重合性不飽和二重結合と１つ以上の水酸基とを有する化合物を含有することを特徴とする請求項４記載の感光性樹脂組成物。
6. １分子中に２つ以上の重合性不飽和二重結合と１つ以上の水酸基又はカルボキシル基とを有する化合物は、下記式（１）で表される化合物及び／又は下記式（２）で表される化合物であることを特徴とする請求項４記載の感光性樹脂組成物。
   

   

   式（１）中、Ｒ^１は、水素原子又はメチル基を表し、Ｙは、−ＯＨ基、−ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨ基、−ＯＣ_３Ｈ_６ＯＨ基、又は、−Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基を表し、Ｚは、酸素原子、−ＯＣ_２Ｈ_４Ｏ−結合、又は、−ＯＣ_３Ｈ_６Ｏ−結合を表す。ｌは、１又は２である。
   

   

   式（２）中、Ｒ^２及びＲ^３は、水素原子又はメチル基を表し、Ｙは、−ＯＨ基、−ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨ基、−ＯＣ_３Ｈ_６ＯＨ基、又は、−Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基を表し、Ｚは、酸素原子、−ＯＣ_２Ｈ_４Ｏ−結合、又は、−ＯＣ_３Ｈ_６Ｏ−結合を表す。ｍは、１〜３の整数であり、ｎは、０〜３の整数であり、ｍ＋ｎは、１〜４の整数である。
7. 光重合開始剤は、α−アミノアルキルフェノン系光重合開始剤及び／又はオキシムエステル系光重合開始剤であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の感光性樹脂組成物。
8. 光重合開始剤は、オキシムエステル系光重合開始剤であることを特徴とする請求項７記載の感光性樹脂組成物。
9. オキシムエステル系光重合開始剤は、極性基を有することを特徴とする請求項８記載の感光性樹脂組成物。
10. 極性基は、−ＯＨ基、−ＣＯＯＨ基、−ＳＨ基、−ＣＯＮＨ_２基、及び、−ＮＨ_２基からなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項９記載の感光性樹脂組成物。
11. 極性基は、−ＯＨ基及び／又は−ＣＯＯＨ基であることを特徴とする請求項１０記載の感光性樹脂組成物。
12. オキシムエステル系光重合開始剤は、下記式（３）で表される化合物であることを特徴とする請求項１１記載の感光性樹脂組成物。
    

    

    式（３）中、Ｒは、炭素数１〜６のアルキレン基を表し、Ｘは、硫黄原子又は酸素原子を表す。
13. 着色剤を含有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２記載の感光性樹脂組成物。
14. 着色剤の含有量が、固形分中において、３０重量％を超え８０重量％以下であることを特徴とする請求項１３記載の感光性樹脂組成物。
15. 分散剤を含有することを特徴とする請求項１３又は１４記載の感光性樹脂組成物。
16. ｐＨが６．５〜７．５であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５記載の感光性樹脂組成物。
17. ５００〜７００ｎｍの範囲における光透過率が１％以下であり、９００〜１１００ｎｍの範囲における光透過率が１０％以上であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５又は１６記載の感光性樹脂組成物。
18. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６又は１７記載の感光性樹脂組成物からなることを特徴とする平坦化膜。
19. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６又は１７記載の感光性樹脂組成物からなることを特徴とするブラックマトリックス。
20. 請求項１９記載のブラックマトリックスを有することを特徴とするカラーフィルター。
21. 請求項１８記載の平坦化膜又は請求項２０記載のカラーフィルターを有することを特徴とする表示素子。